Meistens steht für den Hausbesitzer die Anschaffung und Auswahl der Module im Vordergrund. Kein Wunder, machen sie doch den Löwenanteil der Anschaffungskosten aus. Hinzu kommt, dass die Solarmodule für jedermann deutlich sichtbar auf dem Hausdach schimmern. Das Netzeinspeisegerät (NEG), eher bekannt unter der Bezeichnung Wechselrichter, hingegen ist ein „Kellerkind“, das unscheinbar im Untergeschoss seine wichtigen Dienste verrichtet. Doch ohne diese Komponente ist jede netzgekoppelte Solarstromanlage nutzlos.
Stringwechselrichter bei Kleinanlagen am beliebtesten
Die zentrale Aufgabe eines Wechselrichters ist es, den von der Photovoltaikanlage erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, sodass man den Sonnenstrom zum Betrieb von Standard-Elektrogeräten mit 230 Volt nutzen kann. Für netzgekoppelte PV-Anlagen, die also den erzeugten Strom auch ins öffentliche Netz einspeisen, gibt es unterschiedliche Varianten von Wechselrichtern. Die vier wichtigsten sind: Zentral-, Modul-, Strang- sowie Multi-String-Wechselrichter. Bei kleinen und mittelgroßen Solarstromanlagen im Leistungsbereich bis 30 Kilowatt kommen vor allem Stringwechselrichter zum Einsatz. Dabei wird der Solar-Generator, also die Summe aller auf dem Dach miteinander verschalteten Solarstrommodule, in einzelne Stränge aufgeteilt und diese dann an den Wechselrichter angedockt. Vorteilhaft ist hierbei, dass man so die Module zusammenbringen kann, die auf dem Dach zum Beispiel dieselbe Sonneneinstrahlintensität haben. Auch Fertigungstoleranzen bei den Modulen sowie Verluste und Verschattungseinbußen lassen sich so (bis zu einem gewissen Grad) minimieren.
Je nach Anzahl der Module und aufgrund weiterer Faktoren kommen pro Photovoltaikanlage mehrere oder auch nur ein einziger Stringwechselrichter zum Einsatz. Im letzteren Fall bietet sich unter Umständen auch ein Multi-String-Wechselrichter an. Dieser verfügt über mehrere sogenannte MPP-Tracker (MPP = Maximum Power Point), die es ermöglichen, mehrere, auch unterschiedliche PV-Modul-Stränge optimal zu managen. Was ein Wechselrichter kann und kostet, hängt vom jeweiligen Typ, vom Wirkungsgrad und vom Ausstattungsumfang ab. Die Preise von Markenprodukten beginnen ab etwa 1.200 Euro. Je nach Anlagenaufbau können auch mehrere Wechselrichter zum Einsatz kommen.
Wirkungsgrad und Montageort richtig auswählen
Die Größe eines Wechselrichters hängt von der jeweiligen Photovoltaikanlage und verschiedenen Randbedingungen ab. Grundsätzlich sollte er immer so dimensioniert werden, dass er optimal (aber nie maximal) ausgelastet ist. Bei der Auswahl des Wechselrichters sollte man unbedingt auch auf den Wirkungsgrad achten. Denn je höher dieser ausfällt, desto größer wird auch der Solarstromertrag. Über einen Zeitraum von 20 Jahren gesehen kann schon ein Prozentpunkt mehrere Hundert Euro Mehr- oder Minderertrag bedeuten. Die Wirkungsgrade moderner Produkte liegen in der Regel im Bereich von 93 bis 98 Prozent. Allerdings schwanken die realen Werte, aufgrund der sich ständig ändernden Bedingungen, und fallen unterm Strich niedriger aus. Die regelmäßigen Wechselrichtertests der Fachzeitschrift Photon berücksichtigen solche Abweichungen und ermitteln einen eigenen Wirkungsgrad.
In Ein-/Zweifamilienhäusern ist der Standort meist klar:
in der Nähe von Stromzählerschrank und Sicherungskasten, die sich häufig im Untergeschoss befinden. Praktisch ist der Standort im Untergeschoss zum einen, weil er akustisch ausreichend gut vom Wohnraum getrennt ist. Wenn nicht, muss man dies bei der Anlagenplanung berücksichtigen. Denn durch die Umwandlung des Stroms erzeugen Wechselrichter Geräusche, die – je nach Modell – durchschnittlich zwischen 25 und 40 dB(A) liegen. Manchmal wird es sogar noch lauter.
Hinzu kommt, dass im Untergeschoss auch günstige Umgebungsbedingungen herrschen. Dazu gehören vor allem stabile und relativ niedrige Lufttemperaturen, die eine gute Wärmeabfuhr erlauben. Am Montageort müssen die Lüftungsschlitze und Kühlelemente der Wechselrichter immer frei sein, um die optimale Kühlung zu sichern. Denn, wie bei jedem anderen elektronischen Gerät auch, kann zu viel Wärme die Leistung und Lebensdauer verringern. Auch eine schlechte Auslegung der Anlage kann dazu führen, dass der Wechselrichter ständig am Leistungslimit arbeitet, wodurch sich seine
Lebensdauer ebenfalls verkürzt.
Daten sammeln und die PV-Anlage optimieren
Wie viele Jahre ein Wechselrichter letztlich durchhält, ist unklar. Die Hersteller gehen davon aus, dass ihre Produkte die übliche Lebensdauer der Photovoltaikmodule von 20 bis 25 Jahren ebenfalls erreichen. Praktiker meinen jedoch, dass das Bauteil in diesem Zeitfenster einmal ausgewechselt werden müsse. Die übliche Garantiezeit der Hersteller beträgt bei kleinen Stringwechselrichtern meist fünf Jahre. Sicherheitsorientierte Hausbesitzer können während dieser Zeitspanne den Basisschutz in Fünferschritten auf eine Garantiezeit von bis zu 25 Jahre erweitern – für Material, Montage- und andere Serviceleistungen. Dieser Aspekt sollte in einer Wirtschaftlichkeitsberechnung berücksichtigt werden.
Doch so ein Wechselrichter kann noch mehr:
Er kümmert sich außerdem um die Anlagenkontrolle und hilft mit, die Anlage zu überwachen und den solaren Stromertrag zu optimieren. In seinem „Hirn“ wird eine Vielzahl von Daten gespeichert, wie Betriebsstunden im Einspeisebetrieb oder Tages- und Gesamtsumme der eingespeisten Energie (in kWh). Ganz wichtig ist auch die Anzeige von Status- und Fehlermeldungen. Anlagenbetreiber sollten deshalb nicht nur die Zählerstände regelmäßig ablesen, sondern auch die Anzeige im Display des Wechselrichters kontrollieren, ob eventuell Probleme vorliegen.
Neueste Untersuchungen zeigen, dass jede achte Solaranlage in Deutschland, das heißt zwölf Prozent, deutlich unterhalb des Optimums arbeitet. Die betroffenen Anlagen erreichen teilweise weniger als die Hälfte des Stromertrages, den sie einbringen könnten. Und jeder Tag, an dem die Anlage nicht (optimal) läuft, schmälert den Solarstromertrag. Bei einer 5-Kilowatt-Kleinanlage können dies an einem Sommertag schon mal bis zu zehn Euro sein.
Wer alle wichtigen Daten des Wechselrichters (und der Gesamtanlage) komfortabel und zeitnah erfassen, auswerten und überblicken möchte, der kann zu einer grafischen Anzeigeeinheit mit (Touch-)Display oder zu einer Internetlösung greifen. Die passende Software für PC und Smartphone sowie Erweiterungsmodule, zum Beispiel ein internetfähiger Datenlogger, haben die namhaften Hersteller im Angebot.
Derart ausgestattete Hausbesitzer wissen jederzeit und an jedem Ort, wie gut ihre Photovoltaikanlage arbeitet – und ins Untergeschoss gehen sie dann nur noch zum Getränkeholen.